Question

20．化學(xué)反應(yīng)速率與限度與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)
（1）某學(xué)生為了探究鋅與鹽酸反應(yīng)過程中的速率變化，他在400mL稀鹽酸中加入足量的鋅粉，用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣，實驗記錄如下（累計值）：

時間（min）	1	2	3	4	5
氫氣體積（mL）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	100	240	464	576	620

①哪一時間段（指0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min）反應(yīng)速率最大2～3min，原因是該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時溫度高，反應(yīng)速率越大．
②求3～4分鐘時間段以鹽酸的濃度變化來表示的該反應(yīng)速率0.025mol/（L•min）．
（設(shè)溶液體積不變）
（2）另一學(xué)生也做同樣的實驗，由于反應(yīng)太快，不好控制測量氫氣體積，他事先在鹽酸中加入等體積的下列溶液以減慢反應(yīng)速率，你認(rèn)為不可行的是CD．
A．蒸餾水        B．KCl溶液       C．KNO₃溶液       D．CuSO₄溶液
（3）某溫度下在4L密閉容器中，3種氣態(tài)物質(zhì) X、Y、Z的物質(zhì)的量隨時間變化曲線如右圖．
①該反應(yīng)的化學(xué)方程式是3X+Y?2Z．
②在5min時，該反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，下列可作為判斷反應(yīng)已達(dá)到該狀態(tài)的是CD．
A．X、Y、Z的反應(yīng)速率相等
B．X、Y的反應(yīng)速率比為3：1
C．容器內(nèi)氣體壓強保持不變
D．生成1mol Y的同時生成2mol Z
③2min內(nèi)X的轉(zhuǎn)化率為30%．
④若上述反應(yīng)中X、Y、Z分別為H₂、N₂、NH₃，且已知17g氨氣分解成氮氣和氫氣要吸收46kJ熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）①相同時間內(nèi)收集的氣體體積越多，該反應(yīng)速率越快；溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越快；
②先計算生成氫氣物質(zhì)的量，再根據(jù)關(guān)系式計算消耗n（HCl），利用c=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$計算鹽酸反應(yīng)速率；
（2）要降低反應(yīng)速率，可以采用降低溫度、降低氫離子濃度等方法實現(xiàn)；
（3）①根據(jù)圖知，隨著反應(yīng)進行，X、Y的物質(zhì)的量減少而Z的物質(zhì)的量增加，則X和Y是反應(yīng)物而Z是生成物，反應(yīng)達(dá)到平衡時，△n（X）=（1.0-0.4）mol=0.6mol、△n（Y）=（1.0-0.8）mol=0.2mol、△n（Z）=（0.5-0.1）mol=0.4mol，同一可逆反應(yīng)中同一段時間內(nèi)參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化量之比等于其計算之比，據(jù)此確定化學(xué)式；
②可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變；                   
③X的轉(zhuǎn)化率=$\frac{反應(yīng)的n（X）}{反應(yīng)初始n（X）}$×100%；
④17g氨氣的物質(zhì)的量是1mol，1mol氨氣分解吸收46kJ熱量，則生成1mol氨氣放出46kJ熱量，生成2mol氨氣放出92kJ熱量．

解答 解：（1）①相同通條件下，反應(yīng)速率越大，相同時間內(nèi)收集的氣體越多；由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)速率最大的時間段是2～3 min，原因是：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)速率越大，
故答案為：2～3 min；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，此時溫度高，反應(yīng)速率越大；
②3～4分鐘時間段，收集的氫氣體積=（576-464）mL=112mL，n（H₂）=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，根據(jù)氫氣和HCl關(guān)系式得消耗的n（HCl）=2（H₂）=2×0.005mol=0.01mol，則v（HCl）=$\frac{\frac{0.01mol}{0.4L}}{1min}$=0.025 mol/（L•min），
故答案為：0.025 mol/（L•min）；
（2）A．加入蒸餾水，氫離子濃度減小，反應(yīng)速率降低，故A不選；        
B．加入KCl溶液，氫離子濃度降低，反應(yīng)速率降低，故B不選；      
C．加入KNO₃溶液，相當(dāng)于含有硝酸，硝酸和Zn反應(yīng)生成NO而不是氫氣，故C選；
D．加入CuSO₄溶液，Zn和銅離子反應(yīng)生成Cu，Zn、Cu和稀鹽酸構(gòu)成原電池而加快反應(yīng)速率，故D選；
故選CD；
（3）①根據(jù)圖知，隨著反應(yīng)進行，X、Y的物質(zhì)的量減少而Z的物質(zhì)的量增加，則X和Y是反應(yīng)物而Z是生成物，反應(yīng)達(dá)到平衡時，△n（X）=（1.0-0.4）mol=0.6mol、△n（Y）=（1.0-0.8）mol=0.2mol、△n（Z）=（0.5-0.1）mol=0.4mol，同一可逆反應(yīng)中同一段時間內(nèi)參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化量之比等于其計算之比，X、Y、Z的計量數(shù)之比=0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，則該反應(yīng)方程式為3X+Y?2Z，
故答案為：3X+Y?2Z；
②A．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比，當(dāng)X、Y、Z的反應(yīng)速率相等時，該反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．X、Y的反應(yīng)速率比為3：1時，如果反應(yīng)速率都是指同一方向的反應(yīng)速率，則該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應(yīng)前后氣體壓強減小，當(dāng)容器內(nèi)氣體壓強保持不變時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．生成1mol Y的同時生成2mol Z，同時消耗2molZ，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選CD；                   
③X的轉(zhuǎn)化率=$\frac{反應(yīng)的n（X）}{反應(yīng)初始n（X）}$×100%=$\frac{1.0mol-0.7mol}{1.0mol}$×100%=30%，
故答案為：30%；
④17g氨氣的物質(zhì)的量是1mol，1mol氨氣分解吸收46kJ熱量，則生成1mol氨氣放出46kJ熱量，生成2mol氨氣放出92kJ熱量，則該反應(yīng)熱化學(xué)方程式為N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol，
故答案為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃（g）△H=-92kJ/mol．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素等知識點，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計算能力，明確化學(xué)反應(yīng)原理、平衡狀態(tài)判斷方法等知識點是解本題關(guān)鍵，只有反應(yīng)前后改變的物理量才能作為平衡狀態(tài)判斷依據(jù)，題目難度不大．